Searching for gravitational wave bursts from cosmic string cusps with the Parkes Pulsar Timing Array
宇宙弦是脉冲星计时阵列探测的潜在引力波源。在这项工作中，我们开发了一个检测算法的GW爆发从一个尖点上的宇宙弦，并将其应用到帕克斯PTA数据。我们发现四个事件的误报概率小于1%。然而，进一步的调查表明，所有这些都可能是伪造的。由于没有令人信服的检测，我们对不同事件持续时间的GW振幅设置上限。从这些界限，我们放置在宇宙弦张力G μ ~ 10^{-5}的限制，并强调，这个界限是独立于使用其他技术获得的。我们讨论了这些结果的物理意义以及在平方公里阵列（SKA）时代探测宇宙弦的前景。
2020-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational-Wave Stochastic Background from Kinks and Cusps on Cosmic Strings
计算了宇宙弦环上的扭结对引力波随机背景的贡献，发现扭结对引力波随机背景的贡献与尖点的贡献是同量级的。讨论了扭结和尖点对当前和计划中的引力波探测器，以及对大爆炸核合成（BBN）、宇宙微波背景（CMB）、和脉冲星时间限制。与尖点的情况一样，我们发现来自干涉测量引力波探测器（例如LIGO）的当前数据对宇宙弦模型的参数空间区域敏感，该模型与脉冲星、BBN和CMB边界的参数空间区域互补。
2010-04-14 astro-ph.CO hep-th
Cosmic Superstrings: Dynamics and Cusps
虽然标准场论的宇宙弦不能终止，但宇宙超弦可以形成三个弦结，每个弦都在那里终止。这开辟了一类新的可能的边界条件，这样的字符串，我们表明，至少当路口是紧密的在一起，一个字符串结束两个这样的交界处一般会有尖点。尖点特别令人感兴趣，因为它们是强辐射（引力和粒子）的发射器，因此是可能的观测量。探测到宇宙超弦在结之间的尖点，将是一个罕见的观测窗口，可以进入弦论和膜暴胀模型的领域。
2009-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
First LIGO search for gravitational wave bursts from cosmic (super)strings
我们报告的匹配滤波器搜索引力波爆发的宇宙弦尖使用LIGO数据从第四次科学运行（S4），发生在2005年2月和3月。在所有三个LIGO探测器运行的14.9天的数据中没有探测到引力波。我们解释的结果中的频率上限的速率的引力波爆发和使用限制的速率约束的参数空间（弦张力，重联概率，和环的大小）的宇宙弦模型。
2009-05-29 astro-ph.CO
Gravitational backreaction simulations of simple cosmic string loops
我们提出的结果计算引力反作用的宇宙弦环的简单模型。这些结果使我们了解了环上尖点和扭结的一般行为，以及进化的其他特征。扭结通过对弦方向的不对称和发散校正而被圆化。结果是尖点出现在扭结的地方，但所产生的光滑弦部分具有少量的能量。现有的尖点仍然存在，但很快就会失去力量，因为反向反应会从尖点周围的弦中移除能量。扭结和尖点在空间中的位置随着每次振荡而略微移动。
2019-07-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes from cusp collapse on cosmic strings
原初黑洞是宇宙学和天体物理学的重要研究对象，作为暗物质候选者和引力波的潜在来源，受到了广泛的关注。一种可能的PBH形成机制是宇宙弦的引力坍缩。到目前为止，关于宇宙弦产生PBH的全部文献都集中在（准）圆形宇宙弦环的坍缩上，这只占宇宙环总数的一小部分。在这里，我们证明了一种新的PBH形成机制：崩溃的一小部分宇宙弦附近的尖点。使用箍猜想，我们表明，崩溃是不可避免的，每当一个尖点出现在一个宏观大的循环，形成一个PBH的静止质量小于质量的循环的一个因素的无量纲弦张力的平方，$(Gμ)^2$。由于尖点是宇宙弦环的一般特征，并且不依赖于像圆形坍缩这样的精细调谐的环结构，这意味着宇宙弦产生的PBH比以前认识到的要多得多。由此产生的PBH是高度旋转的，并被提升到超相对论速度;它们占据了BH质量自旋参数空间的一个独特区域，因此是宇宙弦的“吸烟枪”观测特征。我们推导出新的约束$Gμ$从尖点塌陷PBH的蒸发，并更新现有的约束$Gμ$从引力波搜索。
2020-08-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the Possible Enhancement of the Global $21$-cm Signal at Reionization from the Decay of Cosmic String Cusps
我们认为宇宙弦尖点湮灭是$21$ -cm光子再电离时全球背景辐射温度增强的一个可能来源。软光子谱是由在尖点附近形成的QCD喷注产生的电子的韧致辐射和同步辐射引起的。最大的能量密度背景来自同步辐射诱导的光子，其弦张力为$Gμ\sim 10^{-18}$。在这种情况下，再电离时的辐射背景被$5\cdot 10^{-3} \,\, K$加热。我们发现，吸收槽（$δT_b$）的深度在$21$ -厘米在再电离被改变的一部分，在$10^4$从字符串，需要高精度的测量是可检测的。这种机制不能解释EDGES实验观察到的$δT_b$。
2018-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for gravitational-wave bursts from cosmic string cusps with the Parkes Pulsar Timing Array third data release
利用帕克斯脉冲星计时阵列第三次数据发布，对30颗毫秒脉冲星进行首次贝叶斯搜索宇宙弦尖点引力波暴，未发现信号，并给出了脉冲星项振幅上限及宇宙弦张力上限。
2025-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Gamma Ray Bursts from Magnetic Reconnection in Cosmic Strings Wakes
School of Physics, University of Hyderabad（海德拉巴大学物理学院）
本研究通过宇宙弦尾部磁重联过程解释短持续时间伽马射线暴的成因，并通过光变曲线和实验数据验证了理论模型。
2026-01-05 astro-ph.CO
Cosmic string loop shapes
我们分析了在大规模模拟膨胀宇宙弦网络中发现的宇宙弦环的形状。模拟不包括引力反作用，但我们通过使用洛伦兹卷积平滑环路来模拟该过程。我们发现，在形成环一般由直段扭结分开。在整个环的尺度上，我们没有看到尖点或任何尖点样的结构，尽管我们确实看到了弦的非常小的区域，它们随着大的洛伦兹助推而运动。然而，弦的平滑几乎总是在每个环上引入两个尖点。平滑过程不会导致平滑之前处于非自相交轨迹中的回路的任何显著碎片化。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-th
Effect of high harmonic loops on gravitational wave bounds from cosmic strings
基于一个二叉树模型的宇宙弦循环包含高次谐波的自相交，我们估计的父和子循环和相关的尖点生产的自相交的数量，以确定最有可能的数量的尖点事件每周期上产生的非自相交的循环，并提供一个更新的计算引力波信号到达地球上的尖点上这样的循环。这是针对网络中宇宙弦所支持的不同数量的尖点，以及环上不同的谐波分布而做的。在固定了$Gμ$的值和接收信号的频率后，我们用红移表示从尖点发出的引力波的事件率，并将我们的结果与文献[1，2]中的结果进行了比较。
2021-08-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Superconducting cosmic strings as sources of cosmological fast radio bursts
本文计算了三种结构的超导宇宙弦的射电爆发信号。在考虑了散射和相对论效应等观测因素的基础上，利用超导弦的理论参数$Gμ$和$\mathcal{I}$，导出了射电暴的事件率与红移的关系。我们的分析表明，尖点和扭结可能有显着的贡献的事件率，在大多数情况下尖点将占主导地位的贡献，而扭结扭结碰撞往往有次要影响。通过用快速射电暴的归一化数据拟合理论预言，我们首次对超导弦的参数空间进行了约束，并报道了$Gμ\sim [10^{-14}, 10^{-12}]$和$\mathcal{I} \sim [10^{-1}, 10^{2}] ~ \rm{GeV}$的参数空间与观测值的拟合情况，尽管由于观测数据的缺乏，统计意义不大。此外，我们得到了两种类型的最佳拟合，一个是由尖点与红移$z = 1.3$为主，和其他主导的扭结的范围内的最大事件率。
2017-11-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
New Massless Spectra from Cosmic String Cusps
The Abdus Salam ICTP（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）；Institute for Fundamental Physics of the Universe（基础物理宇宙研究所）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究所宇宙理论物理中心）；CAPA & Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学理论物理部及CAPA）
该研究探讨了宇宙弦尖点在不同条件下的引力波和轴子谱特性，推导了通用表达式并分析了现实修正的影响。
2026-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detection of Low Tension Cosmic Superstrings
弦论的宇宙超弦不同于场论的常规宇宙弦。我们回顾了宏观弦环的物理和宇宙学性质如何影响实验搜索这些文物从时代的通货膨胀。宇宙超弦的平均密度很容易超过具有相同张力的常规宇宙弦两个或更多数量级。剩余超弦圈的宇宙学行为在性质上是不同的，因为在弦论的通量紧致化中，弦张力指数地小于弦尺度。低张力的超弦环寿命更长，经历更少的反冲（引力辐射发射的火箭效应），并且倾向于像星系中的暗物质一样聚集。相对于宇宙中坍缩结构的宇宙学平均值，成团增强了弦环密度。太阳位置的增强是$\sim 10^5$。我们开发了一个模型封装的领先阶弦论影响，目前的理解弦网络环的生产和宇宙学结构的形成的影响，适用于预测检测超弦环通过光学微透镜，引力波爆发和快速射电暴。我们通过LIGO和LISA样实验评估了尖点和扭结的爆发检测率。聚类占主导地位的速率为$G μ< 10^{-11.9}$（LIGO尖），$G μ<10^{-11.2}$（LISA尖），$G μ< 10^{-10.6}$（LISA扭结），我们预测实验可访问的引力波爆发$G μ>10^{-14.2}$（LIGO尖），$G μ>10^{-15}$（LISA尖）和$G μ>10^{- 14.1}$（LISA扭结）。
2018-02-05 astro-ph.CO hep-th
Nonlinear gravitational-wave memory from cusps and kinks on cosmic strings
非线性记忆效应是广义相对论（GR）的一个令人着迷的预测，其中振荡的引力波（GW）信号通常伴随着单调增加的应变，该应变在信号通过后很长时间内仍然存在于检测器中。这种效应提供了一个独特的机会来测试GR的动态和非线性制度。在这篇文章中，我们计算的非线性记忆信号与GW爆发的尖点和扭结宇宙弦环，这是一个重要的目标，目前和未来的GW观测。我们从尖点和扭结获得GW存储器的分析波形，并使用这些来计算“存储器的存储器”和其他高阶存储器效应。这些都是第一个记忆观测计算的宇宙学源的GW，与以前的文献几乎完全集中在天体物理学的来源。令人惊讶的是，我们发现，尖点GW信号发散足够大的循环，并认为这种分歧的最合理的解释是在弱场治疗GW发射的尖点故障。这表明以前被忽视的强引力效应在尖点附近一定起着重要作用，尽管它们治愈发散的确切机制目前还不清楚。我们表明，一种可能的解决方案是这些尖点崩溃，形成原始的黑洞（PBH）的扭结记忆信号不发散，在协议的事实，扭结没有预测形成PBH。最后，我们调查的前景，从尖点和扭结GW天文台检测记忆。我们发现，在尖点记忆发散被治愈的PBH形成的情况下，记忆信号被强烈抑制，不太可能被检测到。然而，尖点发散的替代解决方案原则上可能会导致更有利的观测前景。
2021-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Light from Cosmic Strings
宇宙弦的时间依赖度规导致了弦和光子之间的有效相互作用--“引力阿哈罗诺夫-玻姆”效应--并导致宇宙弦发光。我们评估了宇宙弦中光子对的辐射，发现尖点、扭结和扭结-扭结碰撞的辐射在弦尺度的所有频率下都具有平坦的光谱。此外，尖点发射光子束，扭结沿曲线发射，并且扭结-扭结碰撞时的发射是在所有方向上。宇宙弦的光发射可以提供一个重要的新的宇宙弦观测信号，这是目前实验所能达到的一系列弦张力。
2010-12-09 astro-ph.CO hep-th
Gravitational Wave Bursts as Harbingers of Cosmic Strings Diluted by Inflation
对原始宇宙膨胀的一个标准预期是，它将所有在其开始之前创造的遗迹稀释到不可观测的水平。我们提出了一个反例，证明了宇宙弦网络被膨胀稀释可以再生到一个水平，是潜在的观察到今天的引力波~（GW）。与未稀释的宇宙弦相比，其主要GW信号通常以随机GW背景的形式出现，来自稀释宇宙弦网络的主导信号可以是在当前和未来GW观测站的灵敏度范围内的GW的独特爆发。
2020-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Radio bursts from superconducting strings
我们表明，来自超导弦尖端的无线电爆发是线性极化的，因此，提供了一个可用于将它们与天体物理源区分开来的特征。我们写的事件率弦产生的无线电瞬变观测变量，即事件持续时间和流量。假设一组规范的观测参数，我们发现爆发事件率可以是相当合理的，例如，对于具有100 TeV电流的大统一弦来说，每年有10个订单，并且缺乏观测到的无线电爆发可能会对粒子物理模型产生强烈的限制。
2012-01-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
High-harmonic cosmic strings and gravitational waves
在这篇论文中，我们在广义相对论的背景下描述了高次谐波宇宙弦环，并研究了高次谐波含量对宇宙弦网络预测的引力波信号的影响。首先，我们将介绍变分原理、时空概念和其他数学工具，这些都是我们在后面几章中进行计算所需要的。我们介绍了FLRW宇宙和$ΛCDM$宇宙。然后，我们描述了弯曲时空中的南部-后藤宇宙弦，它的运动方程和能量动量张量。固定时空是平坦的，并固定规范，我们找到了宇宙弦的运动，并提出和讨论了特殊的解。使用宇宙弦环的奇谐族，我们计算了每个周期的尖点的数量和尖点处的左、右运动谐波模的二阶导数的值，并研究了它们对谐波阶数的依赖性。然后，我们开发了一个玩具模型，计算稳定的子循环产生的父循环使用统计方法的基础上的二叉树描述的循环斩波。我们还使用玩具模型来计算从一个循环系统中产生的尖端的平均数量，这些循环系统在它们的存在过程中自相交。我们推导出从尖点发射的引力波形，从尖点观察，在任何方向的观察。然后，我们将这个结果传播到FLRW时空中，以获得其在地球上的振幅表达式。假设两个不同的宇宙弦网络模型，我们实现我们上面提到的高次谐波结果，以找到信号的幅度和这些信号到达地球上的观测者的速率。
2021-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effect of extra dimensions on gravitational waves from cosmic strings
我们展示了如何考虑额外维度的运动学效应可以对宇宙弦的重力波发射产生重大影响。额外的尺寸既圆了尖点，也降低了它们形成的可能性。我们重新计算了尖点重力波爆发与这些因素，并发现一个显着的尺寸依赖的重力波阻尼。
2010-09-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational-Wave Searches for Cosmic String Cusps in Einstein Telescope Data using Deep Learning
本文提出由三个卷积神经网络组成的集成模型，在未来 Einstein Telescope 数据中区分宇宙弦尖点信号与 blip glitches，性能优于匹配滤波，并借助 waveform surgery 等可解释性方法揭示形态差异。
2024-01-22 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Cosmic string bursts in LISA
本研究评估LISA探测宇宙弦尖点产生的短时引力波爆发的能力，基于最新配置和两种弦环模型，预计每年可探测4-30次，非探测则约束弦张力$G\mu\lesssim 10^{-11}$。
2023-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Particle emission and gravitational radiation from cosmic strings: observational constraints
我们考虑粒子发射和引力辐射从宇宙弦环，以确定其对环的分布和观测签名的字符串。粒子发射的影响是循环的数量密度不再缩放。这导致在随机引力波背景上的高频截止，但我们表明，预期的截止是在当前和计划的探测器的范围之外。弦环的粒子发射也会产生一个弥散的伽马射线背景，它对环上的扭结和尖点的存在很敏感。然而，对于扭结和尖点，并且在对粒子物理相互作用进行温和假设的情况下，当前的漫射伽马射线背景观测并不能约束$Gμ$。
2019-11-27 astro-ph.CO hep-ph
Implications of fast radio bursts for superconducting cosmic strings
在宇宙磁场中振荡的超导宇宙弦环可以产生强波束、短持续时间的电磁暴。我们证明，SCS爆发的基本特征，如电磁频率和能量释放，可以一致地表现在最近发现的快速射电暴（FRB）。此外，还首次证明了FRB的红移分布也可以用SCS爆发模型很好地解释。FRB和SCS爆发之间的这种一致性表明FRB可能起源于SCS爆发，因此它们可以为研究SCS提供有效的探针。模型参数的计算结果表明，产生FRB的环具有较小的长度尺度，且主要形成于辐射主导的宇宙学时期。
2014-11-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Evolution of Cosmic String Loops under Gravitational Backreaction
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
该研究通过重新表述Nambu-Goto运动方程，首次实现了引力反作用下宇宙弦环的连续数值演化，发现尖点在局部可保留，但引力波形会被显著修改，高频截止会降低探测器的预期信噪比。
2026-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Microwave Background Spectral Distortions from Cosmic String Loops
宇宙弦环包含尖点，尖点通过发射粒子爆发而衰变。释放的能量中有很大一部分以光子的形式存在。这些光子以非热的方式注入，因此会导致宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变。在尖点对引力反作用具有鲁棒性的假设下，我们计算了在红移间隔中作为光子释放的分数能量密度，其中这种非热光子注入导致CMB光谱失真。虽然目前对这种光谱扭曲的限制还不足以限制弦张力，但未来的任务，如PIXIE实验，将能够提供限制，排除$G μ\sim 10^{-15}$和$G μ\sim 10^{-12}$之间的弦张力范围，从而排除产生这种中等尺度宇宙弦的粒子物理模型。
2015-10-28 astro-ph.CO hep-ph
Repeated Gravitational Wave Bursts from Cosmic Strings
本文指出宇宙弦环产生的引力波暴是重复的且来自同一天空位置，估算LVK和LISA的重复源数量，发现可探测弦张力随灵敏度六次方变化，有助于区分波形参数与定位。
2023-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
High Redshift Gamma-Ray Bursts: Observational Signatures of Superconducting Cosmic Strings?
高红移的伽马射线暴（GRB），GRB 080913和090423，挑战传统的GRB祖先模型的短持续时间，典型的短GRB，和他们的高能量释放，典型的长GRB。同时，从高红移伽玛暴中推断出的伽玛暴速率也明显超过了普通恒星形成历史的巨星模型的预测。我们表明，所有这些矛盾可以自然地消除，如果我们归因于一些高红移伽玛暴的超导宇宙弦的电磁爆发。高红移伽玛暴可能成为检验超导宇宙弦模型的一种合理方法，因为宇宙弦爆发的事件率随着红移的增加而迅速增加，而伽玛暴的事件率则下降。
2010-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Rays from Cosmic Strings with Condensates
我们重新审视宇宙弦尖点产生宇宙射线的过程。如果一个标量场（"希格斯“）与弦世界片有线性相互作用，就像弦上有玻色子凝聚体时发生的那样，弦环上的尖点会发射出极高能量的希格斯窄束，然后衰变为超高能宇宙射线通量。当弦标度为$\sim 10^{13}$ GeV时，超高能通量和γ质子比与观测结果一致。扩散的伽马射线和质子通量远低于目前的界限。较轻的弦（\it）和标量的线性相互作用产生了过量的直接和扩散宇宙射线，并被观测所排除，而较重的弦（$\sim 10^{15}$ GeV）则受到它们的引力特征的限制。这为玻色凝聚的宇宙弦的存在留下了一个狭窄的参数空间窗口。
2009-11-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Waves from Broken Cosmic Strings: The Bursts and the Beads
我们分析了亚稳态宇宙弦网络的引力波特征。我们考虑的情况下，宇宙弦不稳定断裂，没有原始人口的单极子。这种情况是很好的动机，从大统一理论和弦理论模型与暴胀阶段低于大统一理论/弦尺度。网络最初根据缩放解决方案发展，但由于受限单极子（珠子）成对产生并加速分开而导致断裂事件。我们发现这些超相对论性珠子是引力波爆发的有力来源，可以被初始LIGO、高级LIGO和LISA探测到。事实上，先进的LIGO可以观测到张力低至$Gμ\sim 10^{-12}$的弦的爆发。此外，我们发现，超相对论珠产生的尺度不变的随机背景检测LIGO，LISA和脉冲星定时实验。随机背景是标度不变的普朗克频率。这种现象学为宇宙弦提供了新的约束和特征，而宇宙弦在今天之前早就消失了。
2009-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Classifying LISA gravitational wave burst signals using Bayesian evidence
我们考虑的问题的特征的突发源检测与激光干涉仪空间天线（LISA）使用多模嵌套采样算法，MultiNest。我们使用MultiNest作为一个工具来搜索模拟的宇宙弦尖点爆发，并计算与宇宙弦模型相关的贝叶斯证据。作为一种替代的突发模型，我们认为正弦高斯突发信号，并显示如何证据比可以用来选择这两种选择。我们提出了MultiNest应用于模拟LISA数据挑战的最后一轮的结果，在该挑战中，我们能够成功地检测和识别发布数据集中存在的所有三个宇宙弦爆发源。我们还提出了独立试验的结果，表明MultiNest可以检测宇宙弦信号的信噪比（SNR）低至~7和正弦高斯信号的SNR低至~8。在这两种情况下，我们表明，在该阈值的来源成为可检测的一致的SNR的证据比开始有利于正确的替代模型。
2010-02-24 astro-ph.CO gr-qc
The stochastic background from cosmic (super)strings: popcorn and (Gaussian) continuous regimes
在下一代引力波实验的时代，宇宙（超）弦尖端的随机背景有望被探测到，如果没有被探测到，将受到显着的限制。对于参数空间的一部分，类似爆米花的背景可以像来自在频率和时间上重叠的未解析源的（高斯）连续贡献一样明显。我们研究了未解决的宇宙弦尖在地面干涉仪，如LIGO/处女座第二代（AdLV）和爱因斯坦望远镜（ET）第三代探测器，空间天线LISA和脉冲星定时阵列（PTA）的频率范围内的贡献。我们计算AdLV、ET、LISA和PTA参数空间的灵敏度（在$2 σ$水平）。我们的结论是爆米花政权是互补的连续背景。因此，它的检测可以提高随机背景检测的信心，并可能有助于确定基本的字符串参数，如字符串张力和重连概率。
2012-06-30 astro-ph.CO gr-qc
Emission of gravitational waves by superconducting cosmic strings
研究了超导宇宙弦的引力辐射发射效率$Γ$。我们证明，通过使用一个可解模型的跨音速字符串，电流的存在导致抑制的引力发射的尖点，扭结和不同类型的循环。我们还表明，当电流存在时，发射的频谱与尖点的循环是指数抑制的谐波模式的增加，从而显着不同的幂律谱无电流的循环。此外，我们还建立了$Γ$与宇宙弦电流值之间的唯象关系。我们推测，这个关系应该是有效的任意类型的载流字符串。我们利用这一结果来研究电流对宇宙弦产生的随机引力波背景的潜在影响，并表明谱的振幅和形状可能会受到显着影响。
2022-09-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Aharonov-Bohm Radiation
在真空中振荡的螺线管由于Aharonov-Bohm（AB）相互作用而成对产生带电粒子。计算了带电标量粒子的辐射方向图和辐射功率。我们扩展的螺线管分析宇宙弦，并发现从尖点和扭结环增强辐射。我们认为，通过类比的电磁AB相互作用，宇宙弦应该发射光子，由于引力AB相互作用的领域在圆锥时空的宇宙弦。我们计算的发射从一个扭结，并发现它是类似的顺序，从一个尖点发射，但扭结是远远多于尖点，并可能提供一个更有趣的观测签名。
2010-01-25 astro-ph.CO cond-mat.other gr-qc
Extremely High Energy Neutrinos from Cosmic Strings
超弦理论和其他超对称理论预言存在相对较轻、弱相互作用的标量粒子，称为模，具有与物质耦合的普遍形式。这样的粒子可以从宇宙弦的尖端发射出来，在那里瞬间达到极大的洛伦兹因子。从尖点发出的高增强模量爆发随后衰变为胶子，它们产生部分子级联，部分子级联反过来产生大量的π介子，然后是中微子。由于非常大的洛伦兹因子，产生了能量极高的中微子，达到普朗克尺度以上。对于某些模型参数，预测的能量为$\gtrsim 10^{21}$ eV的中微子通量是可观测的JEM-EUSO和未来的大型射电探测器LOFAR和SKA。
2011-08-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Numerical gravitational backreaction on cosmic string loops from simulation
本研究通过数值模拟分析宇宙弦圈的引力反作用，发现其能平滑小尺度结构、引发轻微自相交，且扭折变圆形成的尖点对引力波辐射贡献微弱，为理解自然中的弦圈提供参考。
2025-11-13 astro-ph.CO gr-qc
Detecting Cosmic Strings with Lensed Fast Radio Bursts
最近从脉冲星定时观测报告的相关红噪声可能是宇宙弦发射的随机引力波的指示，宇宙弦在大统一能量标度附近的原始相变期间形成。不幸的是，已知的宇宙弦探测器，即宇宙微波背景各向异性和河外星系的弦透镜，对解释这种假定信号所需的$Gμ= 10^{-10}-10^{-7}$的低弦张力不够灵敏。我们表明，宇宙弦对快速射电暴（FRB）的强引力透镜效应是探测弦张力值范围的一个潜在的明确途径。弦透镜的图像对预期具有相同的放大因子和奇偶性，并且具有$\sim 10^2\,\,(G\,μ/10^{-8})^2$秒的典型时间延迟。每个FRB的独特光谱指纹，以及检测无线电波电场时间序列相关性的可能性，将使弦透镜解释的验证成为可能。甚长基线干涉测量（VLBI）观测可以空间分辨图像对，并提供一个下限的基础上的图像分离的字符串张力。我们计算了FRB透镜率作为FRB检测数的函数的几种不同的模型的FRB红移分布。我们发现，一项调查检测$\sim 10^5$ FRB，在即将到来的调查和弦的检测率估计，可以发现一个强大的透镜事件的字符串张力$Gμ\simeq 10^{-7}$。较大的FRB勘测，例如平方公里阵列（SKA）的第2阶段，有可能显著提高管柱张力对$Gμ\simeq 10^{-9}$的灵敏度。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational wave signatures from kink proliferation on cosmic (super-) strings
宇宙弦环上的连接会导致急剧扭结的扩散。我们研究了这种扩散的效果上的引力波（GW）信号发射的弦网络与结，假设一个缩放的解决方案。我们计算的发生率和分布的GW突发发射的尖点和扭结在LIGO和LISA的频带作为字符串张力的函数，尖锐扭结的数量与路口的循环和宇宙学网络中的循环的分数有路口。结合我们的结果与目前的观测限制，我们发现脉冲星数据排除了大量的扭结的张力Gμ> 10^{-12}弦的回路。相比之下，对于较小的张力，目前的观测允许大量的扭结环。如果是这样的话，在扭结扭结遇到的小爆发的不相干叠加导致增强GW的背景，隐藏了强大的个人爆发扭结和尖点。
2010-09-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic Super-Strings and Kaluza-Klein Modes
宇宙超弦一般与相对较轻的塔和/或与内部空间几何相关的强耦合卡鲁扎-克莱因（KK）模式相互作用。本文研究了自旋为2的KK粒子由宇宙F弦和D弦环上的尖点产生的情况。我们认为宇宙超弦要么位于弯曲喉道的底部，要么位于大体积的平坦内部空间。在这两种情况下，KK模式的尖点发射的总能量是相当的，尽管产生的KK模式的数量可能会有很大的不同。然后，我们表明，KK发射的光分解的轻元素和观测的漫射伽马射线背景的约束。我们表明，这排除了宇宙超弦的参数空间的区域，是互补的区域，可以探测当前和即将到来的引力波实验。KK模在摩擦主导的宇宙超弦演化中也将发挥重要作用。
2012-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shape of Cosmic String Loops
复杂的宇宙弦环会碎裂，直到它们达到简单的、不相交的（“稳定”）构型。通过大量的数值研究，我们表征这些吸引子环的形状，包括它们的长度，速度，扭结，和尖点分布。我们发现，一个包含M个谐波模的初始环平均会分裂成3M个稳定环。这些稳定的环近似描述的退化扭结环，这是平面和矩形，独立于初始环上的模式的数量。这是证实了一个稳定的家庭的扰动退化扭结回路的分析建设。平均稳定的循环也被发现有40%的机会包含一个尖点。我们研究了不同长度的稳定回路的性质，发现只有轻微的变化。最后，我们开发了一个新的解析格式来显式求解弦约束方程。
2010-12-07 astro-ph.CO cond-mat.str-el hep-ph
Radio Broadcasts from Superconducting Strings
超导宇宙弦可以给出瞬态电磁信号，我们认为这在射频中最为明显。我们研究了超导弦上尖点、扭结和扭结-扭结碰撞产生的三种不同类型的射电爆发。我们发现，事件率是主导的扭结突发的参数范围内，是观测的兴趣，可以是相当高的（几个一天在1 Jy通量）的一组典型的参数。在没有事件的情况下，寻找无线电瞬变可以对超导宇宙弦施加严格的限制。
2012-05-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
UHE neutrinos from superconducting cosmic strings
超导宇宙弦自然地从尖点发射高度增强的电荷载流子。当宇宙弦或环穿过磁场并产生电流时，就会发生这种情况。电荷载流子及其衰变产物，包括质子、光子和中微子，作为具有张开角$θ\sim 1/γ_c$的窄喷流发射，其中$θ\sim 1/γ_c$是尖点的洛伦兹因子。弦中电流的激发主要发生在星系团中，其特征是磁场$B \sim 10^{-6}$ G和填充因子$f_B \sim 10^{-3}$。两个弦参数决定了粒子的发射：对称性破缺尺度$η$，对于成功的应用来说应该是$10^{12}$ GeV的量级，以及无量纲参数$i_c$，它决定了最大感应电流为$J_{max} =i_c e η$，发射电荷载流子的能量为$ε_x \sim i_c γ_c η$，其中$e$是粒子的电荷。对于上述参数$η$和$B$，洛伦兹因子达到$γ_c \sim 10^{12}$，最大粒子能量可高达$γ_cη\sim 10^{22}$ GeV。UHE中微子的扩散通量接近级联上限，可以被未来的中微子观测站探测到。这个模型的特征是：中微子的能量非常高，超过了$10^{20}$ eV，中微子与星系团的相关性，在超大型探测器（如JEM-EUSO）的视场中同时出现几个中微子产生的簇射，以及来自室女座星系团的10 TeV伽马辐射。来自尖点的UHE质子通量可能占最高能量下观察到的事件的很大一部分。
2010-11-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-th
Femto-lensing due to a Cosmic String
我们考虑宇宙弦的飞秒透镜效应。如果在伽马射线暴的视线附近存在一个亏损角为$Δ\sim 100$ [飞弧秒] $\sim10^{-18}$ [拉德]的宇宙弦，我们就可以在伽马射线暴的能谱中观察到由引力透镜引起的特征干涉图样。这种“飞秒透镜”事件最初被提出作为探测小质量原始黑洞的工具。在本文中，我们提出了使用飞秒透镜探测宇宙弦具有非常小的张力。讨论了可观测性条件和事件率。质点和宇宙弦的情况之间的差异。
2012-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational power from cosmic string loops with many kinks
我们研究了大量扭结对宇宙弦环辐射引力功率的影响。我们发现，由N个左移动和右移动扭结的环路辐射的总功率与N成正比，并随着典型的扭结角而增加。然后，我们将这些结果应用到包含接头的回路中，这些接头引起尖锐扭结数量的激增。我们表明，这些环的引力衰减的时间比以前假设的要小。有鉴于此，我们重新审视了包含这种环的网络中的引力波爆发预测。我们发现，没有参数制度中的个人扭结突发率是相对于标准网络增强。相比之下，仍然有一个区域的参数空间的扭结扭结突发占主导地位的随机背景。最后，我们讨论了数量级的典型数量的尖锐扭结扭结与交界处的循环扭结增殖。
2011-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraints on Superconducting Cosmic Strings from the Global $21$-cm Signal before Reionization
来自超导宇宙弦尖区的电磁辐射导致早期宇宙光子谱中的射电过剩，并在再电离时代之前在全球21 cm信号中产生深吸收特征。我们研究了超导弦的参数空间上的约束条件，这些约束条件可以通过要求吸收特征的振幅不大于EDGES协作最近报道的振幅来推导。
2019-02-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological and astrophysical constraints on superconducting cosmic strings
本文研究了超导宇宙弦的宇宙学和天体物理学约束。SCS环发射强烈的电磁波爆发，可能影响各种宇宙学和天体物理学观测。我们考虑到CMB各向异性的影响，CMB黑体光谱，BBN，对无线电波爆发和X射线或伽马射线事件的观测意义，和随机引力波背景测量脉冲星计时实验。然后，我们从当前的观测和估计的前景检测SCS签名正在进行的观测SCS参数的约束。因此，我们发现，这些限制排除了广泛的参数区域，也正在进行的无线电波观测可以探测大的参数空间。
2012-12-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Kinks, extra dimensions, and gravitational waves
我们详细研究了宇宙（超弦）扭结产生的引力波信号，包括内部额外维的运动学效应。我们发现，信号被抑制，但效果是不太明显的尖点。再加上（超级）弦上扭结的发生率更高，扭结信号很可能为探测宇宙（超级）弦提供了更好的机会。
2010-10-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational smoothing of kinks on cosmic string loops
我们分析了引力反作用对宇宙弦环扭结的影响，这是一个重要的决定因素的形状，从而潜在的可观测性，弦环可能存在于今天的宇宙中。扭结未修圆，但可拉直。这意味着反反应只会导致扭结的环路在其寿命的某个潜在的大部分之后形成尖点。在某些环中，对称性甚至阻止了这一过程，因此环以自相似的方式蒸发，而扭结不变。作为一个例子，我们讨论了矩形Garfinkle-Vachaspati回路上的反作用。
2018-08-29 astro-ph.CO gr-qc
Modeling the Beam of Gravitational Radiation from a Cosmic String Loop
本文研究了宇宙弦环引力辐射的精确与近似计算技术，提出了多点方法和最速下降法扩展，生成了覆盖整个天球的波束模型，并在中间模式范围内提升了精度，能够处理环所有区域的发射。
2024-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Multi-Band Constraints on Cosmic Strings: Unifying Harmonic and Burst Spectra
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific (ICTP-AP)（亚太理论物理中心）；University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe（太极引力波宇宙实验室）；King’s College London, University of London（伦敦大学国王学院）；University of Florida（佛罗里达大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本研究统一了宇宙弦引力波背景的谐波与爆发谱形式体系，实现多频带联合贝叶斯推断，并用NANOGrav、EPTA和LVK数据约束四个环分布模型，增强LVK界限并改进弦张力限制。
2026-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic gravitational waves from cosmic string loops in scaling
如果宇宙弦是在早期宇宙中形成的，它们的相关环在整个宇宙历史中发射引力波，并在所有频率上贡献于随机的引力波背景。我们提供了一个新的估计的随机引力波频谱考虑一个现实的宇宙循环分布，在缩放，因为它可以推断从南部-后藤数值模拟。我们的结果考虑了迄今为止忽略的各种影响。我们包括两个引力波发射和回反应的影响上的环分布，并表明，他们产生两个不同的功能的频谱。关于弦的微观结构，除了尖点和扭结的存在下，我们表明，由扭结碰撞产生的引力波爆发可能占主导地位的摆动弦的信号，这种情况可能是有利的，在最近的数值模拟。鉴于这些新的结果，我们提出了四个原型方案，剩余的理论不确定性的范围内，我们推导出相应的信号，并估计由LIGO和欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）观测的弦张力的约束。在95%的置信度下，这些方案中约束较少的方案显示出弦线张力GU < 7.2 x 10^{-11}。每次振荡携带两个尖点的平滑回路验证了两西格玛界限GU < 1.0 x 10^{-11}，而所有场景中最受约束的描述了非常弯曲的回路，并在95%的置信度下满足GU < 6.7 x 10^{-14}。
2018-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Strings from Thermal Inflation
本文研究热暴胀末期对称性破缺相变中形成的宇宙弦，发现其对称性破缺尺度上界低于阿贝尔希格斯弦，且弦环分布下截断由尖点湮灭而非引力辐射决定。
2023-04-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anisotropies in the gravitational wave background as a probe of the cosmic string network
脉冲星计时阵列是通过寻找引力波背景来检验宇宙弦是否存在的有力工具之一。背景的振幅与宇宙弦的信息有关，例如张力和弦网络的性质。此外，通过测量引力波（GW）背景中的各向异性，人们可能能够提取更多关于宇宙弦性质的信息。在本文中，我们提供的各向异性水平的估计，预计在GW背景产生的尖点宇宙弦。我们发现，各向异性水平强烈依赖于初始环的大小$α$，因此，我们可能能够把约束$α$通过测量GW背景的各向异性。我们还发现，某些区域的参数空间可以通过移动观测频率的GWs进行探测。
2017-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
